電源噪聲產生的原因有哪些?
電源的噪聲通常有一下三個方面:
第一,穩(wěn)壓電源芯片本身的輸出并不是恒定的,會有一定的波紋。這是由穩(wěn)壓芯片自身 決定的,一旦選好了穩(wěn)壓電源芯片,對這部分噪聲我們只能接受,無法控制。
第二,穩(wěn)壓電源無法實時響應負載對于電流需求的快速變化。穩(wěn)壓電源芯片通過感知其 輸出電壓的變化,調整其輸出電流,從而把輸出電壓調整到額定輸出值。多數常用的穩(wěn)壓源 調整電壓的時間在 ms~us 級。因此,對于負載電流變化頻率在直流到幾百 KHz 之間時,穩(wěn) 壓源可以很好的做出調整,保持輸出電壓的穩(wěn)定。當負載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍時, 穩(wěn)壓源的電壓輸出會出現跌落,從而產生電源噪聲?,F在,微處理器的內核及外設的時鐘頻 率已超過了 600 MHz,內部晶體管電平轉換時間下降到 800 ps 以下。這要求電源分配系 統必須在直流到 1GHz 范圍內都能快速響應負載電流的變化, 但現有穩(wěn)壓電源芯片不可能 滿足這一苛刻要求。我們只能用其他方法補償穩(wěn)壓源這一不足,這涉及到后面要講的電源去 耦。
第三,負載瞬態(tài)電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗上產生的壓降。PCB 板上任何電氣 路徑不可避免的會存在阻抗,不論是完整的電源平面還是電源引線。對于多層板,通常提供 一個完整的電源平面和地平面,穩(wěn)壓電源輸出首先接入電源平面,供電電流流電源平面, 到達負載電源引腳。地路徑和電源路徑類似,只不過電流路徑變成了地平面。完整平面的阻 抗很低,但確實存在。如果不使用平面而使用引線,那么路徑上的阻抗會更高。另外,引腳 及焊盤本身也會有寄生電感存在,瞬態(tài)電流流此路徑必然產生壓降,因此負載芯片電源引 腳處的電壓會隨著瞬態(tài)電流的變化而波動,這就是阻抗產生的電源噪聲。在電源路徑表現為 負載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷, 在地路徑表現為負載芯片地引腳處的電位和參考地 電位不同 (注意,這和地彈不同,地彈是指芯片內部參考地電位相對于板級參考地電位的 跳變)





